具有单态和三态耦合的 Josephson 弱连接的静态与动态性质

我们从理论上研究了具有单态和三态 Josephson 耦合的短 Josephson 结 (JJ) 的静态和动态性质。在单态 Josephson 弱连接中，两个单态超导体 S 通过正常态薄膜 (N) 或导线相互连接。我们记为 S$_{\text{m}}$/N(F)/S$_{\text{m}}$ 的三态 JJ，由覆盖有一层弱铁磁体 F$_{\text{w}}$ 薄膜的两个单态 BCS 超导体形成。这些超导体 S$_{\text{m}}$ 通过自旋过滤器与 N（或 F）层隔开，自旋过滤器仅允许通过一种自旋取向的电子。从左（右）超导体 S$_{\text{m}}$ 传播的三态 Cooper 对不仅在极化方向上不同，而且在手性上也有所不同。后者由弱铁磁体 F$_{\text{w}}$ 中的磁化取向决定。我们获得了两种类型 JJ 中临界 Josephson 电流的解析公式。如果从左右两侧 S$_{\text{m}}$ 穿透到 S$_{\text{m}}$/N(F)/S$_{\text{m}}$ JJ 中 N 薄膜内的三态 Cooper 对的手性不同，则在无相位差的情况下 Josephson 电流不为零（自发 Josephson 电流）。我们还计算了单态 JJ 在任意频率 $\Omega$ 下以及三态 JJ 在低频下的导纳 $Y(\Omega)$。在低温 $T$ 下，单态 JJ 中导纳的实部 $Y^{\prime}(\Omega)$ 从 ${\hbar \Omega \geq \Delta_{\text{sg}}}$ 处开始从零增加，但在 ${T \geq \Delta_{\text{sg}}}$ 时，它在低频处有一个峰值，其幅度由非弹性过程决定。亚能隙 $\Delta_{\text{sg}}$ 取决于 S/N 界面的透明度以及相位差 $2 \chi_{0}$。三态 JJ 中 $Y^{\prime}(\Omega)$ 的低频峰消失。